CN108462183B - 一种串联补偿设备的线路电压控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种串联补偿设备的线路电压控制装置，针对电力***中串联补偿设备所在线路的电压越限问题，确保电力***的稳定、安全和可靠运行，提出了一种线路电压的控制装置。该控制装置输入第一无功功率指令及线路电压测量值，输出第三无功功率指令做为主控器的线路无功功率参考值，从而调节串联补偿设备所在的线路电压在正常范围。该控制装置独立于主控制，不会对主控制器的控制精度和控制性能产生影响。

Description

一种串联补偿设备的线路电压控制装置
技术领域
本发明属于柔***流输电领域，特别涉及一种串联补偿设备的线路电压控制装置。
背景技术
柔***流输电***FACTS的设备可分为串联补偿设备、并联补偿设备和综合控制设备。串联补偿设备和综合控制设备中，静止同步串联补偿器SSSC、统一潮流控制器UPFC、线间潮流控制器IPFC和可转换静止补偿器CSC都是可以提高***输电能力和调控能力的柔性输电设备；还有一种统一电能质量调节器UPQC，可以改善线路的电能质量。
目前，电力***的普遍思路是并联补偿设备和综合控制设备的并联部分起无功支撑、稳定线路电压的作用，串联补偿设备和综合控制设备的串联部分作为潮流调控手段。由于目前串联补偿设备的应用较少，无功补偿的思路和实际应用均局限于就地补偿。随着串联补偿设备的日趋成熟和应用，利用其对***的潮流调节作用，可以将就地补偿剩余的容量转为远距离补偿，充分挖掘已有无功设备的容量、维持***的整体动态稳定。
串联补偿设备设计和应用的主要作用还是调节***的有功潮流。若所在线路的电压运行超范围时，在无功支撑不足时能起一定的线路电压调节作用将有利于***的稳定运行。串联补偿设备本质上是通过输出电压去改变线路电压、从而精确控制线路潮流，线路电压与线路潮流同时作为控制目标将存在耦合问题、导致控制器设计相互嵌套、控制性能相互影响。此外，为了适应未来电网整体的无功调整需求，线路电压的控制装置应能够做到结构统一、简单灵活、且不影响设备主控制器性能，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种串联补偿设备的线路电压控制装置，解决线路电压控制器与主控制器的控制目标耦合、参数相互影响问题，其结构简单、实现灵活且不影响设备原有性能。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种串联补偿设备的线路电压控制装置，所述串联补偿设备的线路电压控制装置输入第一无功功率指令和线路电压测量值，输出第三无功功率指令；所述第一无功功率指令为运行人员或调度中心下发的线路无功功率指令，所述第三无功功率指令为主控制器的线路无功功率参考值；所述装置包括：比较单元、调节单元、分配单元和加法单元；其中，
比较单元，输入线路电压测量值，输出使能调节单元第一输出、使能调节单元第二输出和允许闭锁调节单元输出三个信号；
调节单元，输入线路电压测量值和比较单元输出信号，输出调节单元输出值；
分配单元，输入调节单元输出值，输出第二无功功率指令；
加法单元，输入第一无功功率指令和第二无功功率指令，由第一无功功率指令与所述第二无功功率指令相加得到第三无功功率指令并输出。
进一步地，所述比较单元包括比较器，并设置有线路电压上阈值和线路电压下阈值；当线路电压测量值的幅值小于线路电压下阈值时，使能调节单元第一输出；当线路电压测量值的幅值大于线路电压上阈值时，使能调节单元第二输出；当线路电压测量值的幅值在线路电压下阈值和上阈值之间时，允许闭锁调节单元输出。
进一步地，所述调节单元包括第一比例积分调节器和第二比例积分调节器，并设置有线路电压上限值和线路电压下限值；线路电压下限值与线路电压测量值的差值经过第一比例积分调节器得到第一输出值，线路电压上限值与线路电压测量值的差值经过第二比例积分调节器得到第二输出值；当允许闭锁调节单元输出且第一输出值的幅值降至零后,闭锁第一积分调节器输出和调节单元的第一输出；当比较单元允许闭锁调节单元输出且第二输出值的幅值降至零后，闭锁第二积分调节器输出和调节单元的第二输出；调节单元的第一输出与第二输出相加得到调节单元输出值。
进一步地，所述分配单元设置无功功率分配系数；调节单元输出值乘以无功功率分配系数得到第二无功功率指令。
进一步地，当附近线路的电压需要串联补偿设备进行越限控制时，需要越限控制的线路电压均配置独立的比较单元、调节单元和分配单元；第二无功功率指令由所有分配单元的输出相加产生。
本发明的有益效果是：
本发明充分考虑到统一潮流控制器，可转换静止补偿器、静止同步串联补偿器和统一电能质量调节器等串联补偿设备所在线路的电压运行范围的要求，上述线路电压控制装置将控制目标线路电压转变为功率偏差量、仅去调整主控制器的输入指令值，从而线路电压控制器与主控制器做到了解耦控制，各自控制参数的设计与调试均不会相互影响。当加入多个线路电压控制时，各个线路电压的控制器也彼此解耦、控制参数均可独立设计。因此，本案的控制装置不会影响主控制器原有控制精度和动态性能，且实现方式结构统一、简单灵活，大大简化了串联补偿设备的线路电压控制器的设计和调试工作。
附图说明
图1是本发明线路电压控制装置的示意图；
图2是本发明线路电压控制装置各组成单元的一种具体实现示意图；
图3是本发明多个线路电压控制器的实现示意图；
图4是本发明应用在静止同步串联补偿器的一种方式示意图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
本发明提供了一种串联补偿设备的线路电压控制装置，所述串联补偿设备的线路电压控制装置输入第一无功功率指令和线路电压测量值，输出第三无功功率指令；所述第一无功功率指令为运行人员或调度中心下发的线路无功功率指令，所述第三无功功率指令为主控制器的线路无功功率参考值；所述装置包括：比较单元、调节单元、分配单元和加法单元；其中，
比较单元，输入线路电压测量值，输出使能调节单元第一输出、使能调节单元第二输出和允许闭锁调节单元输出三个信号；
调节单元，输入线路电压测量值和比较单元输出信号，输出调节单元输出值；
分配单元，输入调节单元输出值，输出第二无功功率指令；
加法单元，输入第一无功功率指令和第二无功功率指令，由第一无功功率指令与所述第二无功功率指令相加得到第三无功功率指令并输出。
如图1所示,为本发明线路电压控制装置的示意图。由于串联补偿设备可以调节线路的无功潮流，而线路电压的高低与无功功率大小密切相关，从而线路电压控制器的输出可以作为线路无功功率指令的调整量输入主控制器来实现线路电压控制器与主控制器的解耦设计。
前述的一种串联补偿设备的线路电压控制装置，所述比较单元包括比较器，并设置有线路电压上阈值和线路电压下阈值；当线路电压测量值的幅值小于线路电压下阈值时，使能调节单元第一输出；当线路电压测量值的幅值大于线路电压上阈值时，使能调节单元第二输出；当线路电压测量值的幅值在线路电压下阈值和上阈值之间时，允许闭锁调节单元输出。
前述的一种串联补偿设备的线路电压控制装置，所述调节单元包括第一比例积分调节器和第二比例积分调节器，并设置有线路电压上限值和线路电压下限值；线路电压下限值与线路电压测量值的差值经过第一比例积分调节器得到第一输出值，线路电压上限值与线路电压测量值的差值经过第二比例积分调节器得到第二输出值；当允许闭锁调节单元输出且第一输出值的幅值降至零后,闭锁第一积分调节器输出和调节单元的第一输出；当比较单元允许闭锁调节单元输出且第二输出值的幅值降至零后，闭锁第二积分调节器输出和调节单元的第二输出；调节单元的第一输出与第二输出相加得到调节单元输出值。
前述的一种串联补偿设备的线路电压控制装置，所述分配单元设置无功功率分配系数；调节单元输出值乘以无功功率分配系数得到第二无功功率指令。
如图2所示，为本发明线路电压控制装置各组成单元的一种具体实现。比较单元中线路电压测量值低于线路电压下阈值时，将调节单元的第一输出值和第一积分调节器的输出值正常限幅；比较单元中线路电压测量值高于线路电压上阈值时，将调节单元的第二输出值和第二积分调节器的输出值正常限幅。比较单元中线路电压测量值高于线路电压下阈值时，若调节单元中第一输出值降至0，则将调节单元的第一输出值和第一积分调节器的输出值均限幅为0；比较单元中线路电压测量值低于输出电压上阈值时，若调节单元中第二输出值升至0，则将调节单元的第二输出值和第二积分调节器的输出值均限幅为0。调节单元中线路电压下限值与线路电压测量值相减后经过第一比例积分调节器后得到第一输出值，线路电压上限值与线路电压测量值相减后经过第二比例积分调节器后得到第二输出值，Kp1和Ki1为第一比例积分调节器的控制参数，Kp2和Ki2为第二比例积分调节器的控制参数。调节单元的第一输出值与第二输出值相加后，与无功功率分配系数MQ相乘后得到第二无功功率指令。Kp1、Ki1、Kp2和Ki2值均大于或等于0，与比例积分调节器的积分上下限及输出限幅的正负方向一致；MQ的正负方向则由线路电压与线路功率的关系确定。
前述的一种串联补偿装置的线路电压控制方法，当附近线路的电压需要串联补偿装置进行越限控制时，需要越限控制的线路电压均配置独立的比较单元、调节单元和分配单元；第二无功功率指令由所有分配单元的输出相加产生，如图3所示。
如图4所示,为本发明线路电压控制装置在静止同步串联补偿器SSSC上的一种应用示意。线路电压控制装置与串联补偿设备配置的控制装置硬件共用，其各个单元均在主控制装置中实现，线路电压测量装置也与装置配置的测量装置共用。
本发明充分考虑到统一潮流控制器，可转换静止补偿器、静止同步串联补偿器和统一电能质量调节器等串联补偿设备所在线路的电压运行范围的要求，上述线路电压控制装置将控制目标线路电压转变为功率偏差量、仅去调整主控制器的输入指令值，从而线路电压控制器与主控制器做到了解耦控制，各自控制参数的设计与调试均不会相互影响。当加入多个线路电压控制时，各个线路电压的控制器也彼此解耦、控制参数均可独立设计。因此，本案的控制装置不会影响主控制器原有控制精度和动态性能，且实现方式结构统一、简单灵活，大大简化了串联补偿设备的线路电压控制器的设计和调试工作。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (5)

1.一种串联补偿设备的线路电压控制装置，所述串联补偿设备的线路电压控制装置输入第一无功功率指令和线路电压测量值，输出第三无功功率指令；所述第一无功功率指令为运行人员或调度中心下发的线路无功功率指令，所述第三无功功率指令为主控制器的线路无功功率参考值；其特征在于，所述装置包括：比较单元、调节单元、分配单元和加法单元；其中，
比较单元，输入线路电压测量值，输出使能调节单元第一输出、使能调节单元第二输出和允许闭锁调节单元输出三个信号；
调节单元，输入线路电压测量值和比较单元输出信号，输出调节单元输出值；
分配单元，输入调节单元输出值，输出第二无功功率指令；
加法单元，输入第一无功功率指令和第二无功功率指令，由第一无功功率指令与所述第二无功功率指令相加得到第三无功功率指令并输出。
2.如权利要求1所述的一种串联补偿设备的线路电压控制装置，其特征在于：所述比较单元包括比较器，并设置有线路电压上阈值和线路电压下阈值；当线路电压测量值的幅值小于线路电压下阈值时，使能调节单元第一输出；当线路电压测量值的幅值大于线路电压上阈值时，使能调节单元第二输出；当线路电压测量值的幅值在线路电压下阈值和上阈值之间时，允许闭锁调节单元输出。
3.如权利要求1所述的一种串联补偿设备的线路电压控制装置，其特征在于：所述调节单元包括第一比例积分调节器和第二比例积分调节器，并设置有线路电压上限值和线路电压下限值；线路电压下限值与线路电压测量值的差值经过第一比例积分调节器得到第一输出值，线路电压上限值与线路电压测量值的差值经过第二比例积分调节器得到第二输出值；当允许闭锁调节单元输出且第一输出值的幅值降至零后,闭锁第一积分调节器输出和调节单元的第一输出；当比较单元允许闭锁调节单元输出且第二输出值的幅值降至零后，闭锁第二积分调节器输出和调节单元的第二输出；调节单元的第一输出与第二输出相加得到调节单元输出值。
4.如权利要求1所述的一种串联补偿设备的线路电压控制装置，其特征在于：所述分配单元设置无功功率分配系数；调节单元输出值乘以无功功率分配系数得到第二无功功率指令。
5.如权利要求1所述的一种串联补偿设备的线路电压控制装置，其特征在于：当附近线路的电压需要串联补偿设备进行越限控制时，需要越限控制的线路电压均配置独立的比较单元、调节单元和分配单元；第二无功功率指令由所有分配单元的输出相加产生。
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